Paggawa ng Chip: Atomic Layer Deposition (ALD)

Sa industriya ng pagmamanupaktura ng semiconductor, habang ang laki ng aparato ay patuloy na lumiliit, ang teknolohiya ng pag-deposito ng mga materyal na manipis na pelikula ay nagdulot ng mga hindi pa nagagawang hamon. Ang Atomic Layer Deposition (ALD), bilang isang thin film deposition technology na makakamit ang tumpak na kontrol sa atomic level, ay naging isang kailangang-kailangan na bahagi ng paggawa ng semiconductor. Nilalayon ng artikulong ito na ipakilala ang daloy ng proseso at mga prinsipyo ng ALD upang makatulong na maunawaan ang mahalagang papel nitoadvanced na paggawa ng chip.

1. Detalyadong paliwanag ngALDdaloy ng proseso

Ang proseso ng ALD ay sumusunod sa isang mahigpit na pagkakasunud-sunod upang matiyak na isang atomic layer lamang ang idinaragdag sa bawat oras na pagdedeposition, sa gayon ay nakakamit ang tumpak na kontrol ng kapal ng pelikula. Ang mga pangunahing hakbang ay ang mga sumusunod:

Precursor pulse: AngALDAng proseso ay nagsisimula sa pagpapakilala ng unang precursor sa silid ng reaksyon. Ang precursor na ito ay isang gas o singaw na naglalaman ng mga kemikal na elemento ng target na deposition material na maaaring tumugon sa mga partikular na aktibong site saostiyaibabaw. Ang mga precursor molecule ay na-adsorbed sa wafer surface upang bumuo ng isang saturated molecular layer.

Inert gas purge: Kasunod nito, ang isang inert gas (tulad ng nitrogen o argon) ay ipinakilala para sa purga upang alisin ang mga hindi na-react na precursor at byproduct, na tinitiyak na ang ibabaw ng wafer ay malinis at handa para sa susunod na reaksyon.

Pangalawang precursor pulse: Matapos makumpleto ang paglilinis, ang pangalawang precursor ay ipinakilala upang mag-react ng kemikal sa precursor na na-adsorb sa unang hakbang upang makabuo ng gustong deposito. Ang reaksyong ito ay kadalasang naglilimita sa sarili, ibig sabihin, kapag ang lahat ng mga aktibong site ay inookupahan ng unang pasimula, ang mga bagong reaksyon ay hindi na magaganap.

Inert gas purge muli: Matapos makumpleto ang reaksyon, ang inert gas ay muling pinupuga upang alisin ang mga natitirang reactant at byproducts, ibalik ang ibabaw sa isang malinis na estado at naghahanda para sa susunod na cycle.

Ang serye ng mga hakbang na ito ay bumubuo ng isang kumpletong ALD cycle, at sa bawat oras na ang isang cycle ay nakumpleto, isang atomic layer ay idinagdag sa ibabaw ng wafer. Sa pamamagitan ng tumpak na pagkontrol sa bilang ng mga cycle, ang nais na kapal ng pelikula ay maaaring makamit.

(ALD isang cycle na hakbang)

2. Pagsusuri ng prinsipyo ng proseso

Ang self-limiting na reaksyon ng ALD ay ang pangunahing prinsipyo nito. Sa bawat cycle, ang mga precursor molecule ay maaari lamang tumugon sa mga aktibong site sa ibabaw. Kapag ang mga site na ito ay ganap na nasakop, ang mga kasunod na precursor molecule ay hindi na ma-adsorbed, na nagsisiguro na isang layer lamang ng mga atom o molekula ang idinaragdag sa bawat round ng deposition. Dahil sa tampok na ito, ang ALD ay may napakataas na pagkakapareho at katumpakan kapag nagdedeposito ng mga manipis na pelikula. Tulad ng ipinapakita sa figure sa ibaba, maaari itong mapanatili ang mahusay na saklaw ng hakbang kahit na sa mga kumplikadong three-dimensional na istruktura.

3. Paglalapat ng ALD sa Semiconductor Manufacturing

Ang ALD ay malawakang ginagamit sa industriya ng semiconductor, kabilang ngunit hindi limitado sa:

High-k material deposition: ginagamit para sa gate insulation layer ng mga bagong henerasyong transistors upang mapabuti ang performance ng device.

Metal gate deposition: tulad ng titanium nitride (TiN) at tantalum nitride (TaN), na ginagamit upang mapabuti ang bilis ng paglipat at kahusayan ng mga transistors.

Layer ng interconnection barrier: pigilan ang pagsasabog ng metal at panatilihin ang katatagan at pagiging maaasahan ng circuit.

Three-dimensional na structure filling: gaya ng filling channels sa FinFET structures para makamit ang mas mataas na integration.

Atomic layer deposition (ALD) ay nagdala ng mga rebolusyonaryong pagbabago sa industriya ng pagmamanupaktura ng semiconductor na may pambihirang katumpakan at pagkakapareho nito. Sa pamamagitan ng pag-master ng proseso at mga prinsipyo ng ALD, ang mga inhinyero ay nakakagawa ng mga elektronikong device na may mahusay na pagganap sa nanoscale, na nagsusulong ng patuloy na pagsulong ng teknolohiya ng impormasyon. Habang patuloy na umuunlad ang teknolohiya, gaganap ang ALD ng mas kritikal na papel sa larangan ng semiconductor sa hinaharap.